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視頻信號(hào)數(shù)字化處理后所帶來的信號(hào)損傷的種類及特點(diǎn) 2001
論服務(wù)器群集技術(shù)及應(yīng)用
1、前言
廣播設(shè)備、有線電視前端、衛(wèi)星傳輸服務(wù)，以及許多公司和業(yè)界通信實(shí)體，正在越來越多地依賴于視頻媒體文件服務(wù)器，以不斷拓寬服務(wù)種類。
然而，我們?cè)谙硎苓@些先進(jìn)技術(shù)帶給我們實(shí)惠的同時(shí)，又不得不面對(duì)這樣一個(gè)事實(shí)：電子設(shè)備出現(xiàn)故障是不可避免的，視頻服務(wù)器也不例外。現(xiàn)在，很多電視臺(tái)已經(jīng)使用非線性節(jié)目制作系統(tǒng)制或硬盤播出系統(tǒng)。無論使用哪種系統(tǒng)，服務(wù)器在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要性是不言而喻，服務(wù)器作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的心臟，要為網(wǎng)絡(luò)上所有的用戶提供數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用服務(wù)，如果不能保障服務(wù)器的正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性就無從談起。所以，要確保視頻網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用運(yùn)行平穩(wěn)，具有可靠的適時(shí)性和連續(xù)性，通過服務(wù)器的群集技術(shù)來提高系統(tǒng)的可用性和可擴(kuò)展性是目前備受推崇的方案。
2、服務(wù)器群集技術(shù)概述
群集系統(tǒng)是一種由一組互連的整機(jī)構(gòu)成的并行或分布系統(tǒng)，可作為統(tǒng)一的計(jì)算資源使用。服務(wù)器群集技術(shù)使用多臺(tái)服務(wù)器組成服務(wù)器集合，可以提供相當(dāng)高性能的不停機(jī)服務(wù)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，每臺(tái)服務(wù)器都分擔(dān)著一部分計(jì)算任務(wù)，由于集合了多臺(tái)服務(wù)器的性能，整體的計(jì)算實(shí)力被增加了。與此同時(shí)，每臺(tái)服務(wù)器還承擔(dān)一些容錯(cuò)任務(wù)，當(dāng)其中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在軟件的支持下將這臺(tái)服務(wù)器從系統(tǒng)中隔離出去，通過各服務(wù)器之間的負(fù)載轉(zhuǎn)嫁機(jī)制完成新的負(fù)載分擔(dān)，同時(shí)向系統(tǒng)管理人員發(fā)出警報(bào)。再者，在某個(gè)應(yīng)用軟件的峰值處理期間內(nèi)，對(duì)該應(yīng)用的需求會(huì)變得過高，那么使用簡(jiǎn)單的操作命令就可以把同一節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用包轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)從而減輕該節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)荷，來滿足已增加的需求。群集系統(tǒng)就是通過功能整合和故障過渡實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高可用性和可靠性。
服務(wù)器群集技術(shù)提供了高度的可用性、伸縮性與易管理性：
·高度的可用性：群集被設(shè)計(jì)具有避免單點(diǎn)故障發(fā)生的能力。應(yīng)用程序能夠跨計(jì)算機(jī)進(jìn)行分配，以實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算與故障恢復(fù)，并提供更高的可用性。
·可伸縮性：加入更多的處理器或計(jì)算機(jī)提高群集的計(jì)算能力。當(dāng)現(xiàn)有服務(wù)器能力有限時(shí)，可以通過增加CPU、內(nèi)存、甚至一臺(tái)或幾臺(tái)服務(wù)器來擴(kuò)展系統(tǒng)的能力。在服務(wù)器群集技術(shù)出現(xiàn)之前，用戶通過增加CPU、內(nèi)存來進(jìn)行擴(kuò)展，但是CPU、內(nèi)存的擴(kuò)展只能在一臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行，因此擴(kuò)展是有極限的。而服務(wù)器群集技術(shù)可以通過在現(xiàn)有系統(tǒng)上增加服務(wù)器來進(jìn)行擴(kuò)展，增加的服務(wù)器將與原有的服務(wù)器緊密地集成在一起，為客戶端提供高性能的應(yīng)用服務(wù)。
·易管理性：群集以單一系統(tǒng)映射的形式來面向最終用戶、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，也為管理員提供單一的控制點(diǎn)，而這種單一控制點(diǎn)則可能是遠(yuǎn)程的。
服務(wù)器群集技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以有幾種不同的方式，考慮到用戶的需求，大體可以分為以高可用性為主要目的的高可用性方案，和以提高性能為主要目的、同時(shí)亦可以提供高可用性的方案。這種劃分同時(shí)也反映出群集技術(shù)在PC Server上發(fā)展的兩個(gè)階段，既高可用性的兩節(jié)點(diǎn)群集和提高性能的多節(jié)點(diǎn)群集。在今后 PC Server群集發(fā)展的計(jì)劃中將要實(shí)現(xiàn)更多節(jié)點(diǎn)的具有更高擴(kuò)展能力的群集方案，這樣在提供高可用性和高性能的同時(shí)，還可以通過節(jié)點(diǎn)數(shù)目的擴(kuò)展，更加有效的保護(hù)客戶的投資。
3、服務(wù)器高可用性群集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
有兩種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高可用性：被動(dòng)備份服務(wù)器和第二活動(dòng)服務(wù)器。我們將詳細(xì)討論第二活動(dòng)服務(wù)器的三種實(shí)現(xiàn)形式："全部復(fù)制"、"0共享"和"全部共享"。
下表總結(jié)了本文討論的幾種面向可用性的群集方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性。
3.1被動(dòng)備份服務(wù)器
通常把一個(gè)服務(wù)器安排為"主"服務(wù)器，另一個(gè)服務(wù)器為"第二"服務(wù)器；由主服務(wù)器為用戶提供文件、打印及應(yīng)用服務(wù)，"第二"服務(wù)器只有在主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)才能投入運(yùn)行，代替主服務(wù)器提供服務(wù)。在被動(dòng)備份服務(wù)器方式下（如圖3所示）,除非主服務(wù)器發(fā)生故障，否則第二服務(wù)器只是"觀察"并不作任何運(yùn)作。
一種被稱為"心跳"的簡(jiǎn)單機(jī)制被配置在主服務(wù)器上，它的作用是周期性地發(fā)送主服務(wù)器"生命尚在"的消息給備份服務(wù)器，一旦消息停止，備份服務(wù)器就認(rèn)為主服務(wù)器發(fā)生故障，并把自己投入運(yùn)行以代替主服務(wù)器。
"心跳"是一種很容易開發(fā)的協(xié)議，它可以通過網(wǎng)絡(luò)鏈接實(shí)現(xiàn)；也可以僅僅在服務(wù)器間加一條傳遞"生命"消息的纜線；或者通過局域網(wǎng)消息傳送實(shí)現(xiàn)。
3.2活動(dòng)第二服務(wù)器
一個(gè)功能基本一致但成本低得多的方式是使第二服務(wù)器可以處理其它的應(yīng)用程序，但當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，第二服務(wù)器也能夠接管主服務(wù)器的工作。這種我們稱只為"活動(dòng)第二服務(wù)器"方法。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是在保持使用第二服務(wù)器的同時(shí)，獲得服務(wù)器冗余，而不是僅僅把第二服務(wù)器作為備份使用。這種方法可以減少群集系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
實(shí)際使用中，"活動(dòng)第二服務(wù)器"方法有三種實(shí)現(xiàn)方式。
"全部復(fù)制" "全部復(fù)制"就是指徹底的服務(wù)器冗余。每個(gè)服務(wù)器都有自己的磁盤。數(shù)據(jù)不斷地被拷貝到第二服務(wù)器的磁盤上，以保證故障發(fā)生時(shí)，第二服務(wù)器可以使用已被拷貝的當(dāng)前數(shù)據(jù)，并基于此當(dāng)前數(shù)據(jù)作連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
盡管這種方法的確可以帶來高可用性，但它增加了服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，可能會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。另一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)有主、從服務(wù)器的不一致現(xiàn)象：某個(gè)磁盤上的事務(wù)處理可能并沒有完全在另一個(gè)磁盤上得到繼續(xù)。因?yàn)榧幢阋宰羁斓木W(wǎng)絡(luò)相連，兩個(gè)服務(wù)器間信息傳送仍會(huì)有一定的延遲。
冗余的服務(wù)器也帶來許多好處。因?yàn)閿?shù)據(jù)是被完全復(fù)制的，所以客戶的應(yīng)用程序可以在任一服務(wù)器上運(yùn)行，從而可以更好地平衡負(fù)載。另外，節(jié)點(diǎn)在空間上可以是分散的；節(jié)點(diǎn)間可通過廣域網(wǎng)互連，物理上可以距離很遠(yuǎn)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常被用在災(zāi)難恢復(fù)設(shè)計(jì)中，提供對(duì)主要自然災(zāi)害如地震、洪水等的保護(hù)。
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